一种噪声消除方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种噪声消除方法及系统，用以在保证目标语音质量不受影 响的同时，提高噪声消除效果。本发明专利技术提供的一种噪声消除方法包括：对麦克 风阵列采集到的信号进行波束形成处理，并且，在利用麦克风阵列采集到的信 号定位到目标语音信号的情况下，确定存在目标语音信号的可信度；利用所述 可信度对语音存在概率进行加权，并利用加权得到的语音存在概率，对经过所 述波束形成处理后得到的目标语音信号进行单通道语音增强处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及一种噪声消除方法及系统。噪声消除技术主要分为单麦克风噪声消除技术和多麦克风(即麦克风阵列)噪声消除技术。单麦克风噪声消除技术在特定的应用场景中可以取得较好的效果，噪声信号的特性变化比语音信号的特性变化较为緩慢，因此单麦克风噪声消除技术一般都是利用目标语音和噪声成分在时频域上的这一区别来消除噪声，并且这种消除噪声的技术适用于对稳态噪声的消除。根据多麦克风设置的位置和数量不同，麦克风阵列去噪方法主要为采用波束形成和单通道语音增强技术来消除噪声，其工作原理如图i所示，以两个麦克风MIC1和MIC2组成的麦克风阵列为例，MIC1和MIC2采集到的信号Xl(k)和X2(k),通过波束形成算法，产生空间分离的两路输出信号， 一路增强了目标语音信号，即图1中的信号d(k)，另一路消弱了目标语音信号，即图1中的信号u(k)， u(k)主要包含噪声。然后，对信号d(k)和u(k)进行单通道语音增强处理，得到消除噪声后的信号S(k)。然而，现有的采用波束形成和单通道语音增强技术来消除噪声的技术，往往无法获得较强的噪声消除效果，并且目标语音质量得不到保证。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了 一种噪声消除方法及系统，用以在保证目标语音质量不受影响的同时，提高噪声消除效果。本专利技术实施例提供的一种噪声消除方法包括对麦克风阵列采集到的信号进行波束形成处理，并且，在利用麦克风阵列采集到的信号定位到目标语音信号的情况下，确定存在目标语音信号的可信度；利用所述可信度对语音存在概率进行加权，并利用加权得到的语音存在概率，对经过所述波束形成处理后得到的目标语音信号进行单通道语音增强处理。本专利技术实施例提供的一种噪声消除系统包括波束形成单元，用于对麦克风阵列采集到的信号进行波束形成处理；目标语音可信度确定单元，用于在利用麦克风阵列采集到的信号定位到目标语音信号的情况下，确定存在目标语音信号的可信度；单通道语音增强单元，用于利用所述可信度对语音存在概率进行加权，并利用加权得到的语音存在概率，对经过所述波束形成处理后得到的目标语音信号进行单通道语音增强处理。本专利技术实施例，通过对麦克风阵列采集到的信号进行波束形成处理，并且，在利用麦克风阵列采集到的信号定位到目标语音信号的情况下，确定存在目标语音信号的可信度；利用所述可信度对语音存在概率进行加权，并利用加权得到的语音存在概率，对经过所述波束形成处理后得到的目标语音信号进行单通道语音增强处理，从而在不影响目标语音质量的前提下，大大提高了噪声消除的效果。附图说明图1为现有技术中提供的噪声消除技术原理示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种噪声消除系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的麦克风阵列波束形成原理示意图；图4为本专利技术实施例提供的声源定位原理示意5为本专利技术实施例提供的预先设置的目标语音的入射角度范围示意图6为本专利技术实施例提供的自适应滤波原理示意图7为本专利技术实施例提供的单通道语音增强原理示意图8为本专利技术实施例提供的斜坡函数示意图9为本专利技术实施例提供的一种噪声消除方法的流程示意图。具体实施例方式本专利技术实施例提供了 一种噪声消除方法及系统，用以在保证目标语音质量不受影响的同时，最大限度地消除周围的噪声，得到最佳的目标语音质量。本专利技术实施例以两个麦克风组成的麦克风阵列为例进行噪声消除的说明，对于更多个麦克风组成的麦克风阵列，同样适用本专利技术实施例提供的噪声消除方案。下面结合附图对本专利技术实施例提供的技术方案进行详细说明。参见图2,本专利技术实施例提供的一种噪声消除系统包括波束形成单元11、目标语音可信度确定单元12、自适应滤波单元13、单通道语音增强单元14和自动增益控制单元15。其中，自适应滤波单元13和自动增益控制单元15是可有可无的，如果有的话，则可以进一步提高噪声消除效果。下面分别介绍各个单元的功能。波束形成单元ll,用于对麦克风阵列采集到的信号进行波束形成处理，如果设置了自适应滤波单元13的话，则如图3所示，需要得到增强后的目标语音信号d(k)和消弱后的目标语音信号u(k);如果没有设置自适应滤波单元13，则只需要得到增强后的目标语音信号d(k)。该波束形成单元11的输入为两个麦克风MIC1和MIC2采集到的信号Xl(k)和X2(k)，通过波束形成算法，产生两路输出信号， 一路增强了目标语音信号，另 一路消弱了目标语音信号，主要包含噪声。波束形成算法主要是通过对麦克风阵列采集到的信号进行处理，使得麦克风阵列对空间域中的某些方向具有较大的增益，而其他方向的增益较小，好像形成一个定向的波束一样。通过这种方法就可以利用目标声源和噪声源在空间域上的差别，例如，各声源到麦克风的距离和方向不同，给予目标声源方向较大的增益，即把波束指向目标语音，从而达到信号分离，抑制噪声的作用。对于平行放置的两个麦克风，即broadside方式，目标声源距离麦克风阵列中的两个麦克风是等距离的，因此可以认为两个麦克风采集到的目标声源的相位和幅度是基本相同的。将两路信号叠加，可以起到增强目标语音的作用，将两路信号相减，可以起到消弱目标语音的作用。A^而形成波束形成单元11的两路输出信号。如图3所示，输出的增强目标语音信号为d(k)，输出的消弱目标语音信号为u(k)，分别如下d(k)=(Xl(k)+X2(k))/2............................................公式u(k)=Xl(k)-X2(k)..................................................公式目标语音可信度确定单元12,用于在利用麦克风阵列采集到的信号定位到目标语音信号的情况下，确定存在目标语音信号的可信度。较佳地，具体包括声源定位单元121，用于通过计算麦克风阵列采集到的信号的最大互相关值，确定目标语音信号到达所述麦克风阵列中不同麦克风的时间差，通过该时间差确定目标语音信号相对于所述麦克风阵列的入射角度。目标检测单元122,用于通过将该入射角度与预先设置的目标语音的入射角度范围进行比较，确定存在目标语音信号的可信度。首先，详细介绍一下声源定位单元121的工作原理。声源定位的基本原理，是声源发出的声音到达麦克风阵列中各个麦克风的时间不同，因此各个麦克风采集到的信号就有相位的差异，通过对各个麦克风釆集到的信号进行分析，估计出相位差异，同时才艮据麦克风阵列的尺寸和结构的几何关系就可以估计出声源相对于麦克风阵列的方向。图4示出了对麦克风阵列进行声源定位的原理，由图4可知"Zsin(p)/c..................................................公式其中，d表示声源到达两个麦克风的时间差，c表示声速，L表示两个麦 克风的间距，^表示声源相对于麦克风阵列的入射角度。由此可得 p = arcsin(cd / Z)..............................................公式[司也就是说，只要能够准确地估计出声波到达两个麦克风的时间差d,即两 个麦克风采集到的信号的相位差，那么就可以利用麦克风阵列的尺寸和结构的 几何关系推算出声波相对于麦克风阵列的入射角度^ ,即声源的位置。声源定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种噪声消除方法，其特征在于，该方法包括：　对麦克风阵列采集到的信号进行波束形成处理，并且，在利用麦克风阵列采集到的信号定位到目标语音信号的情况下，确定存在目标语音信号的可信度；　利用所述可信度对语音存在概率进行加权，并利用加权 得到的语音存在概率，对经过所述波束形成处理后得到的目标语音信号进行单通道语音增强处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨，冯宇红，
申请(专利权)人：张晨，冯宇红，
类型：发明
国别省市：11